新型量子位穩(wěn)定性提高10倍

　　物理組織網(wǎng)近日載文稱，澳大利亞新南威爾士大學(xué)（UNSW）科學(xué)家最新開發(fā)出一種新的量子位，其量子疊加態(tài)穩(wěn)定性比此前提高了10倍，有助于開發(fā)更可靠的硅基量子計(jì)算機(jī)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。

　　量子計(jì)算機(jī)的速度和能力有賴于量子系統(tǒng)對(duì)疊加在一起的多個(gè)量子進(jìn)行同時(shí)處理，讓量子計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行高效率的并行計(jì)算，對(duì)諸如巨大數(shù)據(jù)庫的搜索等問題具有強(qiáng)大的處理能力。該研究負(fù)責(zé)人、UNSW量子計(jì)算與通信技術(shù)中心項(xiàng)目經(jīng)理安德魯·莫雷羅表示，量子計(jì)算機(jī)最大的挑戰(zhàn)在于如何長時(shí)間保留量子態(tài)疊加，這有利于保留更長時(shí)間的量子信息，從而創(chuàng)建更可靠的量子計(jì)算機(jī)。過去10年，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)能夠通過在靜態(tài)磁場中，利用硅芯片單個(gè)磷原子的電子自旋態(tài)編碼量子信息，建立了目前量子態(tài)疊加保留時(shí)間最長的固態(tài)器件量子位。

　　此次，論文第一作者、UNSW電氣工程與電信學(xué)院研究員阿爾納·勞郝特團(tuán)隊(duì)提出了新的量子信息編碼方法。新型量子位實(shí)現(xiàn)了單個(gè)電子的自旋態(tài)與高頻振蕩電磁場耦合。由于微波產(chǎn)生的電磁場以非常高的頻率穩(wěn)定振蕩，任何非同頻率的噪音或干擾都沒什么效果，耦合后的量子位相比于單獨(dú)的電子自旋，其量子態(tài)疊加保留時(shí)長提高了10倍。

　　莫雷羅表示，這種新型量子位被稱為“綴飾量子位”，相比于“未修飾”的“裸量子位”，能夠提供更多的量子態(tài)控制方法。通過簡單地調(diào)整微波電磁場的頻率就能控制相應(yīng)的量子態(tài)疊加，就像調(diào)頻收音機(jī)；相反，“裸量子位”控制方法則需要調(diào)節(jié)控制場的開關(guān)，就像調(diào)幅收音機(jī)。

　　值得一提的是，這種新型量子位是基于標(biāo)準(zhǔn)硅芯片技術(shù)構(gòu)建的，這為基于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的現(xiàn)有制造工藝來創(chuàng)建強(qiáng)大而可靠的量子處理器奠定了基礎(chǔ)。